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基于创新及实践能力培养的模拟电子技术课程改革研究

2019-12-02郑桂芳王学军

产业与科技论坛 2019年19期
关键词:静态电路知识点

□郑桂芳 王学军

模拟电子技术是高等学校电类相关专业的一门专业基础课,这门课程学的好坏直接影响后续课程的学习,甚至影响今后就业方向。该课程理论性强,内容抽象难懂,理论与实践脱节,学生学起来比较吃力。传统的教育模式都是以课堂教授为主,学生被动学习,教学效果欠佳。目前,国家大力倡导建设应用型本科院校,为了培养具有创新意识的应用型人才,在教学方法和教学模式上都进行了大量研究。本文积累前辈们的经验教训,进行模拟电子技术课程的教学改革,旨在培养符合社会需求的高素质创新型人才。

一、教学现状

模拟电子技术的教学有其自身特点。第一,该课程本身知识点多而杂,物理概念抽象,工程特点突出,传统的教学内容以理论知识为主线,从元器件知识到单元电路的分析,既涉及到元器件内部微观结构,又涉及到电路分析,整堂课基本以灌输学科知识为主,内容多而复杂,使学生难以理解。第二,教学过程中以教师为中心,没有发挥学生的主观能动性;教学方法不当,各种电路的分析追求“讲全、讲细、讲透”,缺乏浓缩提炼、举一反三。第三,理论与实际分离,学与用脱节,使学生无法理论联系实际,深刻掌握相关知识。

二、教学改革目的

该课程教学目的不仅是使学生掌握科学分析电路的基本方法和技巧,更重要的是培养学生理论联系实际,善于发现问题和分析问题,独立解决实际电路问题的能力,培养学生严谨的科研态度、科学思维方式和实践创新能力。虽然该课程经过不断改革和完善,从教材到实验课程都取得了很大进展,形成了比较完整的课程体系,但是本课程在实际教学过程中也遇到了不少问题。

模块化教学模式是指将课程知识点归纳总结以模块的形式传达给学生,这种教学模式突破传统教学章节的约束,使知识结构更加系统、完整,各个知识点衔接更加紧密。将模块化教学模式应用到模拟电子技术的教学过程中,将整个知识点分成几个模块,每个模块结合实践教学,更容易让学生理解和接受,有助于学生掌握相关技能,提高教学质量。

三、教学改革内容

模拟电子技术课程采用模块式教学方法,就是将原有的教材结构重新构建,知识点融合,形成几个教学模块,每个模块围绕一个核心主题对教材知识点进行归纳、总结。授课过程中不再遵循教材的结构顺序,而是围绕每个主题展开,对涉及到的知识点进行详细讲解,再将这些零散的知识整合成一个具有某种功能的单元电路,在实践过程中学生可结合理论知识设计电路,最后动手焊接电路板,接通电源通过实验仪器观察设计效果。本课程的整个教学改革过程可以分为两大部分:理论教学和实践教学。

(一)理论教学。理论教学过程中,一是针对每个教学模块,讲解每单元的基本作用以及涉及到的知识点,帮助学生理清知识脉络,学习起来头脑清晰,杂而不乱。二是详细介绍涉及到的理论知识。三是根据电路图分析电路的工作原理。课题组成员根据教学经验,将整个教材内容整合成六大模块:整流滤波、串联稳压、单管放大、集成运算放大、功率放大、振荡电路。将现有教材各章节内容融合到每个模块中。各个模块涉及到的知识点以及技能目标如表1所示。

(二)实践教学。实践环节设计一个音频放大电路,每个单元电路与理论教学模块相结合,让学生在掌握理论知识以后通过实践环节得到验证,给学生一个更直观的感受。在实践环节学生可通过Multisim仿真软件对电路进行仿真,观察仿真结果是否实现了预定功能。在此环节学生可以掌握仿真软件的使用以及电路的设计原则。

识别元器件的各个引脚,焊接完成之后向学生讲解电路检查的基本方法,让学生完成电路的检查工作,比如是否有短路、断路、虚焊、脱焊的情况,最后用实验仪器对测量点进行数据测量。在实践的过程中学生能够掌握实验仪器的使用方法,与此同时掌握发现问题解决问题的能力。模块化教学模式理论与实践相结合,能极大地激发学生的学习热情,提高学生动手能力,为今后学生自主设计电路和参加电子竞赛打下良好基础。

以音频放大电路中的一个单元电路为例,图1为静态工作点稳定电路。

表1 各模块以及相关知识点

电路中的J6连接稳压电路模块。在此音频放大电路的第二个电路模块稳压电路中,将输出电压稳定在12V,输出端口和J6连接,作为静态工作点稳定电路的直流电源。

这部分内容在课堂教学过程中作为重点内容介绍过,不难得出此电路的静态工作点:

(1)

(2)

(3)

UCEQ=VCC-ICQR24-IEQR25

(4)

由以上四个公式可以看出,Rw2对静态工作点的影响。增大Rw2,UCEQ减小;反之,增大。

图1 静态工作点稳定电路

通过公式,虽然很容易得到静态工作点,但是静态工作点对于信号放大的影响学生始终理解不透彻。通过这个模块,学生完成焊接之后,设置好静态工作点,加入信号,通过示波器观察输出波形;再通过调整电位器改变静态工作点,观察输出波形的情况,是否产生失真。

在此电路模块的焊接调试过程中,让学生更直观地感受静态工作点稳定电路的工作原理以及参数变化对于静态工作点的影响。同时,在此过程中还可以锻炼学生的焊接技术、元器件的识别、万用表的使用以及示波器的使用。教学实践过程中要以学生为中心,体现出教师的导师作用,提升学生实践能力的同时,能够对教师的教学能力和教学水平有一定提升。

四、教学效果

项目组成员根据多年来的理论教学和实践教学经验,采用模块化教学方法,通过电子信息工程专业2016级和2017级两届学生参与整个教学改革过程,在教学和实践过程中总结经验和不足,从而归纳出完善的教学方法和实施方案。

通过这一系列的教学改革,通过动手操作验证数据,在实践中检验真理,不再是以知识灌输为主,学生发挥主观能动性,使得模拟电子技术这门课程的教学取得良好效果,教师教得轻松,学生学得开心。第一,激发学生学习的积极性和学习兴趣,明确学习方向,转变学习态度,提高专业基础水平,提高工程实践能力,并且在实践过程中能够提高团队合作意识。第二,模块化教学也为今后电子类专业课和竞赛打下坚实的基础。每年全省、全国都有电子竞赛,学生掌握相关技能之后也为今后电子竞赛打下较好的基础。第三,根据现在高校大众化教学形式、模拟电子技术发展状况和学校面向培养应用型人才的目标,加强能力本位课程建设,提高学生综合素质水平,提高学校教学质量。

五、结语

培养高素质的创新型人才是各高校的职责所在,在此目标驱动下的教学改革是各个高校尝试的方向。结合目前对电子技术人才培养的要求,将模拟电子技术的教学内容模块化,注重实践能力的提高以及理论与实践的结合,旨在提高学生的综合实践能力和创新能力。该课程的教学改革,对于提高教学质量和学生的实践创新能力具有一定的积极作用。

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